智能電網
2009/8/17 8:59:00
摘要：針對電力系統(tǒng)在新世紀面臨的分布式電源并網、電網利用系數(shù)低以及數(shù)字化技術應用等諸多挑戰(zhàn)，提出智能電網的概念，闡述了智能電網的特點、目標和主要組成，引用國外例證，估算了智能電網的投資和效益，指出智能電網是經濟和技術發(fā)展的必然結果，應加快我國智能電網研究。
關鍵詞：智能電網；分布式電源；快速仿真與模擬；高級配電自動化；高級計量體系
根據(jù)美國工程院的評估，20世紀人類取得的最偉大的技術成就是電氣化。然而，與我們生活息息相關的電力系統(tǒng)卻面臨著越來越多的挑戰(zhàn)：
?。?）基于環(huán)境保護、節(jié)能減排和可持續(xù)性發(fā)展的要求，越來越多的分布式電源（簡記為DER,含分布式發(fā)電、分布式儲能和需求側管理）滲透在配電系統(tǒng)基礎設施中。傳統(tǒng)的只適合于單向潮流的配電系統(tǒng)由于需要集成數(shù)以萬計的分布式電源的并網運行而面臨雙向潮流等問題。
?。?）現(xiàn)時電網的利用系數(shù)很低（據(jù)美國統(tǒng)計約為55%），浪費了大量的固定資產投入。因此，需要開發(fā)高級的配電市場，通過電力公司與終端用戶的互動，實現(xiàn)更具彈性的負荷需求特性，優(yōu)化資產管理和利用。
（3）近２０年，通訊和信息技術得到了長足的發(fā)展，數(shù)字化技術及應用在各行各業(yè)日益普及。它對配電網的供電可靠性和電能質量提出了很高的要求。然而，目前的電網是按照模擬技術設計的，適應不了數(shù)字化社會的需要；同時，它在數(shù)字化技術的應用方面也相對落后，特別是在配電網方面，盡管技術的進步已經使得對電力系統(tǒng)的實時監(jiān)控和資產管理進一步擴展到配電網絡日益經濟可行。
為了解決這些問題，在北美和歐洲已經形成了強大的研究群體，開展IntelliGrid/SHG（SelfHealingGrid，自愈電網）/ModernGrid/SmartGrid[1-6]的研究。這些詞具有相似的內涵，目前使用較多的是SmartGrid，在本文中我們將使用智能電網一詞。由于目前在同發(fā)、輸、配、用電這一鏈條中，同發(fā)電和輸電環(huán)節(jié)相比，配電、用電以及電力公司和終端用戶的合作等環(huán)節(jié)上相對薄弱，影響了系統(tǒng)的整體性能和效率，所以這些研究重點關注的是配電網。本文將主要針對智能配電網給出提綱式的簡述。
1智能電網的概念
到目前為止，智能電網并沒有統(tǒng)一的定義。它是指一個完全自動化的供電網絡，其中的每一個用戶和節(jié)點都得到了實時監(jiān)控，并保證了從發(fā)電廠到用戶端電器之間的每一點上的電流和信息的雙向流動。通過廣泛應用的分布式智能和寬帶通訊及自動控制系統(tǒng)的集成，它能保證市場交易的實時進行和電網上各成員之間的無縫連接及實時互動[7]。
1.1智能電網的特點和目標
?。?）自愈，不論發(fā)生什么事故，智能電網都能自身解決以保證電力系統(tǒng)的安全性;
（2）鼓勵和包括末端電力用戶，使之與電網自適應交互；
?。?）防范網絡攻擊和抵御自然災害；
?。?）提供21世紀所需要的電能質量；
?。?）優(yōu)化，以使資產和設備得到最好的應用；
（6）協(xié)調發(fā)電和儲能選擇；
?。?）使電力市場化可以進一步實現(xiàn)。
1.2智能電網結構基本要求
未來智能電網的結構必須能支持現(xiàn)在配電系統(tǒng)的結構所不能支持的兩個基本要求：
?。?）綜合考慮終端用戶（分布式電源，電力調節(jié)設備，無功補償設備和用戶能量管理系統(tǒng)）控制和總體配電系統(tǒng)控制，以達到系統(tǒng)性能的優(yōu)化，取得期望的穩(wěn)定性和電能質量。
?。?）支持高比重的分布式電源，以提高系統(tǒng)的整體性、效率和靈活性。如，通過協(xié)同的、分布式的控制，可以利用分布式電源來優(yōu)化系統(tǒng)性能；而在發(fā)生重大系統(tǒng)故障時可利用它們進行局部供電（微型電網）。
表1提供了目前電網和智能電網的一般比較。
表1目前電網和智能電網的比較
關鍵詞：智能電網；分布式電源；快速仿真與模擬；高級配電自動化；高級計量體系
根據(jù)美國工程院的評估，20世紀人類取得的最偉大的技術成就是電氣化。然而，與我們生活息息相關的電力系統(tǒng)卻面臨著越來越多的挑戰(zhàn)：
?。?）基于環(huán)境保護、節(jié)能減排和可持續(xù)性發(fā)展的要求，越來越多的分布式電源（簡記為DER,含分布式發(fā)電、分布式儲能和需求側管理）滲透在配電系統(tǒng)基礎設施中。傳統(tǒng)的只適合于單向潮流的配電系統(tǒng)由于需要集成數(shù)以萬計的分布式電源的并網運行而面臨雙向潮流等問題。
?。?）現(xiàn)時電網的利用系數(shù)很低（據(jù)美國統(tǒng)計約為55%），浪費了大量的固定資產投入。因此，需要開發(fā)高級的配電市場，通過電力公司與終端用戶的互動，實現(xiàn)更具彈性的負荷需求特性，優(yōu)化資產管理和利用。
（3）近２０年，通訊和信息技術得到了長足的發(fā)展，數(shù)字化技術及應用在各行各業(yè)日益普及。它對配電網的供電可靠性和電能質量提出了很高的要求。然而，目前的電網是按照模擬技術設計的，適應不了數(shù)字化社會的需要；同時，它在數(shù)字化技術的應用方面也相對落后，特別是在配電網方面，盡管技術的進步已經使得對電力系統(tǒng)的實時監(jiān)控和資產管理進一步擴展到配電網絡日益經濟可行。
為了解決這些問題，在北美和歐洲已經形成了強大的研究群體，開展IntelliGrid/SHG（SelfHealingGrid，自愈電網）/ModernGrid/SmartGrid[1-6]的研究。這些詞具有相似的內涵，目前使用較多的是SmartGrid，在本文中我們將使用智能電網一詞。由于目前在同發(fā)、輸、配、用電這一鏈條中，同發(fā)電和輸電環(huán)節(jié)相比，配電、用電以及電力公司和終端用戶的合作等環(huán)節(jié)上相對薄弱，影響了系統(tǒng)的整體性能和效率，所以這些研究重點關注的是配電網。本文將主要針對智能配電網給出提綱式的簡述。
1智能電網的概念
到目前為止，智能電網并沒有統(tǒng)一的定義。它是指一個完全自動化的供電網絡，其中的每一個用戶和節(jié)點都得到了實時監(jiān)控，并保證了從發(fā)電廠到用戶端電器之間的每一點上的電流和信息的雙向流動。通過廣泛應用的分布式智能和寬帶通訊及自動控制系統(tǒng)的集成，它能保證市場交易的實時進行和電網上各成員之間的無縫連接及實時互動[7]。
1.1智能電網的特點和目標
?。?）自愈，不論發(fā)生什么事故，智能電網都能自身解決以保證電力系統(tǒng)的安全性;
（2）鼓勵和包括末端電力用戶，使之與電網自適應交互；
?。?）防范網絡攻擊和抵御自然災害；
?。?）提供21世紀所需要的電能質量；
?。?）優(yōu)化，以使資產和設備得到最好的應用；
（6）協(xié)調發(fā)電和儲能選擇；
?。?）使電力市場化可以進一步實現(xiàn)。
1.2智能電網結構基本要求
未來智能電網的結構必須能支持現(xiàn)在配電系統(tǒng)的結構所不能支持的兩個基本要求：
?。?）綜合考慮終端用戶（分布式電源，電力調節(jié)設備，無功補償設備和用戶能量管理系統(tǒng)）控制和總體配電系統(tǒng)控制，以達到系統(tǒng)性能的優(yōu)化，取得期望的穩(wěn)定性和電能質量。
?。?）支持高比重的分布式電源，以提高系統(tǒng)的整體性、效率和靈活性。如，通過協(xié)同的、分布式的控制，可以利用分布式電源來優(yōu)化系統(tǒng)性能；而在發(fā)生重大系統(tǒng)故障時可利用它們進行局部供電（微型電網）。
表1提供了目前電網和智能電網的一般比較。
表1目前電網和智能電網的比較
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目前電網
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智能電網
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通訊
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沒有或單向
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雙向
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與用戶交互
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很少
|
很多
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